Transcript 高分子電気絶縁材料の撥水性の画像診断に関する研究

高分子電気絶縁材料の撥水性の
画像診断に関する研究
所研究室
１３S０４
尾本
裕樹
研究背景
シリコーンゴムなどのポリマーがいしの利点
撥水性
撥水性の評価方法として接触角やＳＴＲＩ法がある
本研究では・・・
試料の撥水性の評価に画像解析を用いて、定量的
で信頼性に富む評価を目指す
今回は・・・
試料状態の違いや噴霧水・試料の温度変化による
試料面の撥水性の変化等を観測
試料および実験方法
・未劣化試料と水浸劣化試料の撥水性の比較
幅
長さ
厚さ
５０ ｍｍ
５０ ｍｍ
６ ｍｍ
室温 ２５℃
水浸期間：４日と７日
乾燥
水浸
ＨＴＶシリコーンゴム
・噴霧水と試料の温度変化がおよぼす試料面の撥水性
への影響の観測
噴霧水と試料の温度
５℃
２０℃
３０℃
４０℃
に約３時間放置してから室温２５℃にて測定
噴霧距離 １５ｃｍ
噴霧回数 １５回
・水浸温度を変化させた場合の試料面
の撥水性の変化の観測
５℃で水浸
80
60
水滴数（個）
40
20
0
>400
>0
>40
>80
>200
>0
面積（Ｐｉｘｅｌｓ）
真円度
（％）
図(a) 水滴の面積と真円度の関係のグラフとその時の撥水画像（水浸０日目
100
３０℃で水浸
80
水滴数（個）
５℃）
60
40
20
0
>400
面積（Ｐｉｘｅｌｓ）
>200
>0>80
真円度
>0
（％）
>40
図(b) 水滴の面積と真円度の関係のグラフとその時の撥水画像（水浸０日目
３
実験結果
・未劣化試料と水浸劣化試料の撥水性の比較
乾燥部分
に比べて
水滴が大
きい。
乾燥面
水浸面
撥水画像（下部のみ水浸７日）
面積（Ｐｉｘｅｌｓ）
水滴の面積分布（７日目）
１８０～
１７１～
16
14
12
10
8
6
4
2
0
１６１～
１５１～
１４１～
９１～
８１～
７１～
６１～
５０～
１８０～
１７１～
１６１～
１５１～
１４１～
１３１～
１２１～
１１１～
１０１～
面積（Ｐｉｘｅｌｓ）
１３１～
１２１～
１１１～
１０１～
９１～
８１～
７１～
６１～
５０～
水滴分布（％）
水滴分布（％）
14
12
10
8
6
4
2
0
乾燥
水浸
水滴の面積分布（４日目）
乾燥
水浸
ＬＭＷ溶出
吸水
乾燥
水浸
面積（Pixels)
600
500
400
300
200
100
0
0
20
40
60
真円度（％）
80
100
水滴面積と真円度の関係
乾燥
水浸
面積（Ｐｉｘｅｌｓ）
真円度（％）
平均 標準偏差 平均 標準偏差
106
63
51
20
179 143
70
20
・噴霧水と試料の温度を変化した場合
の試料面の撥水性への影響の観測
３０℃
乾燥試料
50
40
30
20
10
0
>400 >300 >200 >100
>0
>0
>20
>40
>60
>80 真円度
（％）
水滴数
（個）
水滴数（個）
５℃
120
100
80
60
40
20
0
面積（Pixels)
面積（Pixels)
水滴の面積と真円度の関係（３０℃）
水滴の面積と真円度の関係（５℃）
>400 >300 >200 >100
>0
水滴数（個）
>0
>20
>40
>60
真円度
>80
（％）
面積（Pixels)
水滴の面積と真円度の関係（２０℃）
傾
向
が
似
て
い
る
水滴数
（個）
４０℃
２０℃
100
80
60
40
20
0
>400 >300 >200 >100 >0
>0
>20
>40
>60
真円度
>80
（％）
60
50
40
30
20
10
0
>400 >300 >200 >100 >0
>0
>20
>40
>60 真円度
>80
（％）
面積（Pixels)
水滴の面積と真円度の関係（４０℃）
水滴を引き伸ばす
固体
温度低下
水滴を丸くさせる
液体
表面エネル
ギーの温度変
化
固体
水滴を丸くさせる
温度上昇
水滴を引き伸ばす
液体
水浸７日
試料
５℃
50
水滴数（個）
水滴数（個）
40
>0
>20
>40
>60 真円度
>80 （％）
30
20
10
0
３０℃
>400 >300 >200 >100 >0
40
30
20
10
0
>400 >300 >200 >100
>0
>0
>20
>40
>60
真円度
>80
（％）
面積（Pixels)
面積（Pixels)
水滴の面積と真円度の関係（水浸　３０℃）
水滴の面積と真円度の関係（水浸　５℃）
２０℃
水滴数（個）
40
30
>0
>20
>40
>60 真円度
（％）
>80
20
10
0
>400 >300 >200 >100
>0
面積（Pixels)
水滴の面積と真円度の関係（水浸　２０℃）
傾
向
が
似
て
い
る
水滴数（個）
４０℃
60
50
40
30
20
10
0
>400 >300 >200 >100
>0
>0
>20
>40
>60 真円度
>80
（％）
面積（Pixels)
水滴の面積と真円度の関係（水浸　４０℃）
２０℃で比較
（
個水
）滴
数
100
80
60
40
20
0
>400
>300
>200
>100
>0
>0
>20
>40
>60
真円度
>80
（％）
面積（Pixels)
水滴の面積と真円度の関係（２０℃）
面積大
真円度 低下
40
（
個水
）滴
数
30
>0
>20
>40
真円度
>60
（％）
>80
20
10
0
>400
>300
>200
>100
>0
面積（Pixels)
水滴の面積と真円度の関係（水浸　２０℃）
・水浸温度を変化させた場合の試料面
の撥水性の変化の観測
５℃
80
70
60
50
個数（個） 40
30
20
10
0
＞０
＞４０
>400
＞８０
>200
真円度（％）
>0
面積（Ｐｉｘｅｌｓ）
図(a)水滴の面積と真円度の関係のグラフとその時の撥水画像（水浸４９日目
５℃）
３０℃
80
70
60
50
個数（個）
40
30
20
10
0
＞０
＞４０
>400
＞８０
>200
面積（Ｐｉｘｅｌｓ）
真円度（％）
>0
図(b)水滴の面積と真円度の関係のグラフとその時の撥水画像（水浸４９日目
３
0.012
0.01
重さ（ｇ）
0.008
図４．１９ 水浸時間と試料の吸水量の関係
0.006
0.004
５℃
３０℃
0.002
0
0
10
20
30
40
時間（日）
水浸時間と試料の吸水量の関係
50
60
まとめ
・未劣化と水浸劣化を比べると、水浸劣化の方
が水滴面積が大きくなる。
試料を水平に設置した場合、真円度は水浸劣
化が悪いとは言えない。
・温度が高くなるほど水滴は大きくなる。
また、５℃の場合には試料を水浸劣化させる事
により真円度の低下がみられた。２０℃、３０℃、
４０℃の場合には水浸劣化させる事により水滴
面積の拡大が顕著であった。
・水浸温度が高い方が試料面の撥水性はより
低下する。